頭罩車鉤控制器在軌道車輛的應用研究

摘 要：頭罩車鉤控制器是軌道車輛救援聯掛時重要的邏輯控制裝置，高效可靠的控制確保頭罩與車鉤之間正常可靠的動作邏輯，保證了車輛救援聯掛的順利進行，降低車輛故障對運營秩序的影響。本文著重從頭罩車鉤控制器的工作原理、系統接口、可靠性設計等方面對頭罩車鉤控制器在軌道車輛中的應用進行說明。

關鍵詞：軌道車輛；頭罩車鉤；控制器

中圖分類號：U463.3 文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2019）04-0180-02

Application of Head Cover Coupler Controller in Railway Vehicles

YANG Xiaolin

（CRRC Qingdao Sifang Co.，Ltd.，Qingdao 266111，China）

Abstract：Head cover coupler controller is an important logic control device for rail vehicle rescue linkage. Efficient and reliable control ensures normal and reliable operation logic between headcover and coupler，ensures the smooth operation of vehicle rescue linkage， and reduces the impact of vehicle failure on operation order. In this paper，the working principle，system interface and reliability design of the head cover coupler controller are emphasized，and the application of the head cover coupler controller in rail vehicles is explained.

Keywords：track vehicle；headgear coupler；controller

0 引 言

隨著我國高速鐵路的迅猛發展，以及各地區城市群的逐步形成和擴大，為提高城市間的運輸效率、增強城市間的密切聯系、提升城市群的建設規劃、拉動全國經濟的快速發展，作為經濟發展基礎性建設的軌道交通裝備，市場需求日益增加。城際市域車輛定位于地鐵車輛和高速動車之間，滿足大運量、快起快停、高密度運營的需求，因此設計中必須考慮車輛的高率、可靠和安全的性能要求。

頭罩與車鉤的動作應該有一定的先后順序，因此不但需要控制兩者的正常動作，還需要在兩者之間設置邏輯互鎖，避免兩者動作時發生沖突而造成部件損傷，影響車輛救援聯掛操作，進而因故障車輛占用線路影響高速鐵路正常運營秩序。本文針對上述問題提出高效可靠的頭罩車鉤控制設計方案，通過系統工作原理，系統接口，以及系統在硬件和軟件兩方面的可靠性設計，著重探討車輛救援時具有高效可靠邏輯控制的頭罩車鉤控制器在軌道車輛中的應用。

1 系統工作原理

頭罩車鉤控制器，主要功能是控制頭罩的開閉和車鉤的伸縮、檢測頭罩打開和關閉到位信號、檢測車鉤伸出和縮回到位信號、檢測車鉤鎖定和解鎖及聯掛到位信號、完成頭罩與車鉤動作順序的邏輯控制以及向車輛網絡系統反饋頭罩車鉤狀態等[1]。

控制器主要包括三個模塊，即電源模塊、邏輯控制模塊、輸入輸出電路模塊?？刂破髑懊姘鍨椴僮鲄^域，面板上設置頭罩開關旋鈕、車鉤伸縮旋鈕、狀態指示燈，以及故障復位按鈕。系統主要工作原理描述如下：

（1）旋轉頭罩控制開關到“開”頭罩位，控制器輸出“頭罩開啟”指令給頭罩，頭罩打開過程中，開頭罩狀態燈閃爍。當頭罩開到位時，控制器接收到“頭罩開到位”信號，開頭罩控制完成，開頭罩狀態指示燈常亮。

（2）旋轉頭罩控制開關到“關”頭罩位，若此時車鉤處于伸出狀態，則控制器不能執行頭罩關指令；若此時車鉤處于收回狀態，則控制器輸出“頭罩關閉”指令給頭罩，頭罩關閉過程中，關頭罩狀態燈閃爍。當頭罩關到位時，控制器接收到“頭罩關到位”信號，關頭罩控制完成，關頭罩狀態指示燈常亮。

（3）旋轉車鉤控制開關到“伸出”位，若此時頭罩處于閉合狀態，則控制器不能執行車鉤伸出指令；若此時頭罩處于開啟狀態，則控制器輸出“車鉤伸出”指令給車鉤，車鉤伸出過程中，伸車鉤狀態燈閃爍。當車鉤伸出到位時，控制器接收到“車鉤伸出到位”信號，車鉤伸出控制完成，伸車鉤狀態指示燈常亮。

（4）旋轉車鉤控制開關到“收回”位，控制器輸出“車鉤收回”指令給車鉤，車鉤縮回過程中，縮回車鉤狀態燈閃爍。當車鉤收回到位時，控制器接收到“車鉤收回到位”信號，車鉤收回控制完成，縮回車鉤狀態指示燈常亮。

（5）當故障發生時，控制器停止所有的操作，關閉所有指令輸出，閃爍相應的故障指示燈，并鎖閉操作等待復位信號。故障復位為一個自復位按鈕，操作人員按下按鈕后即可發出復位信號。

2 系統接口

控制器通過連接器與車輛的頭罩、車鉤、網絡系統進行接口，主要包括指令輸出接口、狀態信號輸入接口、與網絡系統的通訊接口，控制器與車輛接口示意見圖1。

各接口功能描述如下：

（1）指令輸出接口：該接口輸出控制器的控制指令，如開頭罩指令，控制器向被控裝置提供干觸點，該觸點接入被控裝置的接收信號回路中。當控制器有指令輸出時，控制器內部電路控制對應的干觸點閉合，使被控裝置的接收信號回路導通而接收到信號?？刂破鬏敵龅闹噶罘謩e是：開頭罩指令、關頭罩指令、車鉤伸出指令、車鉤收回指令、解鎖指令、解鉤指令。

（2）狀態信號輸入接口：該接口接收被控設備反饋的狀態信號，如頭罩開到位信號，被控裝置的狀態信號接入控制器的接收信號回路中，當被控裝置動作到位后，使控制器的接收信號回路導通而接收到信號?？刂破鹘邮盏姆答佇盘柗謩e是：頭罩開到位、頭罩關到位、車鉤鎖閉到位、車鉤解鎖到位、車鉤伸出到位、車鉤收回到位、車鉤聯掛到位。

（3）通訊接口：控制器通過該接口將頭罩和車鉤的狀態信息反饋給車輛的網絡控制系統（TCMS），控制器向車輛網絡控制系統提供干觸點，該觸點接入被控裝置的接收信號回路中，當控制器有狀態指令輸出時，控制器內部電路控制對應的干觸點閉合，使車輛網絡控制系統的接收信號回路導通而接收到信號?？刂破飨蜍囕v的網絡控制系統反饋的信號分別是：頭罩開到位、頭罩關到位、車鉤聯掛到位。

3 可靠性設計

系統設計中分別針對硬件和軟件進行優化，增加了多種保護功能，確?？刂破鞯陌踩煽?。

3.1 硬件方面

電源設計上增加了保護電路，提高系統抗電磁干擾能力，確保電源在電磁干擾嚴重的環境中也能穩定的工作。另外，提高電源穩壓性能，使其在70～140V范圍內均可穩定工作，適應車輛的電壓波動。在輸出電路中增加對繼電器的過壓保護，保證繼電器的正常工作，避免錯誤指令的發生[2]。

3.2 軟件方面

（1）對每一個輸入信號增加數字濾波判斷，例如：對初始輸入信號狀態的檢測，若正常工作狀態是車鉤鎖閉信號有效為高電平，那么程序會檢測該輸入信號200次或更多，來確保這個輸入信號的穩定，若判斷信號跟上一次的信號相同，則計數器加一，若不同則計數器清零，重新開始計數，直到計數完成才認為該信號有效。此數字濾波可以濾除掉電磁干擾造成不穩定的輸入信號[3]。

（2）程序在邏輯上做了嚴格的限制，即在執行某一動作時，對外來的其他動作不做響應，直到該動作執行完成后才能執行其他動作。例如：執行“打開頭罩”動作執行過程中，若操作旋鈕給出“關閉頭罩”動作指令，該指令將不會得到執行，只有當頭罩打開到位（即打開頭罩動作執行完畢）后才可以執行。此限制避免了因短時間內連續給出不同指令而造成頭罩或車鉤動作過程中出現卡滯故障。

（3）程序對司機不小心做出的誤操作做了判斷及處理，即當司機執行了不符合頭罩和車鉤動作邏輯的操作時，設備會判斷出故障，并且故障指示燈閃爍。例如：在車鉤伸出到位的情況下，若司機執行了頭罩關閉操作，則設備會關閉所有輸出，故障指示燈閃爍。

4 結 論

該頭罩車鉤控制器已經在市域軌道車輛上得以成功應用，其機身外形小巧完全適合車輛司機室緊促的安裝空間，其機體輕捷緊促完全符合軌道車輛輕量化的設計理念，其簡約有序的控制面板設計既方便司機操作又能清晰的指示各種工況狀態?？刂破髋c車輛采用連接器連接，方便安裝、調試和檢修維護。

參考文獻：

[1] 趙瑩，曲萍萍.電子技術 [M].北京：機械工業出版社，2015.

[2] 華成英.模擬電子技術基本教程 [M].北京：清華大學出版社，2006.

[3] 廖常初.可編程序控制器應用技術 [M].重慶：重慶大學出版社，2005.

作者簡介：楊曉林（1985-），女，漢族，四川眉山人，工程師，畢業于西南交通大學，本科，研究方向：軌道車輛系統控制。